山區供電所10kV配變雷擊損壞分析及對策

山區供電所10 kV配變雷擊損壞分析及對策

吳洲

(廣東電網湛江廉江供電局，廣東 湛江 524400)

摘要：介紹了長山供電所10 kV配變遭雷擊損壞情況并提出了相應對策，然后就其實施及效益進行了分析。

關鍵詞：山區；供電所；10 kV配變；雷擊

收稿日期:2015-04-27

作者簡介：吳洲(1975—)，男，廣東廉江人，助理工程師，研究方向：10 kV及以下配電運維管理。

0引言

廉江地處雷州半島，雷暴天氣頻繁，因此電力設施遭雷擊損壞的情況較嚴重。據統計，本局10 kV配電變壓器受雷擊燒壞占總臺數7.8%以上，嚴重危及配電設備的安全，對配網線路的安全可靠運行帶來了較大影響，也對社會經濟發展及人民正常生活造成了嚴重損害。長山鎮位于雷暴更為頻繁的山區地帶，10 kV配電變壓器被雷擊壞的情況更為嚴重，嚴重影響了本局的供電可靠率。為降低長山供電所10 kV配電變壓器雷擊臺次，提高本局的供電可靠率，我們成立了專題小組圍繞這一課題開展活動。

1名詞解釋

(1) 變壓器臺區：分柱式和落地式兩種，主要由變壓器、跌落式熔斷器、高低壓線、避雷器、接地裝置及安裝以上設備的金具和電桿等設備組成。(2) 避雷裝置：由避雷針、避雷線、避雷器等和引下線、接地裝置組成的防雷系統。(3) 接地裝置：由接地體和接地線組成。(4) 過電壓：電氣設備在運行中承受正常的工作電壓，但由于某種原因，如雷電侵入或電網內部操作、故障等常會產生異常的電壓升高，即過電壓。

2現狀分析

小組成員選取一年內的配電變壓器遭受雷擊損壞情況進行統計分析，如表1所示。

表1　10 kV配電變壓器雷擊損壞情況分類統計表

從表1可知，配電變壓器最常發生的是絕緣擊穿損壞。

3目標值論證

3.1必要性

10 kV配變雷擊率高，用戶意見大，局領導對此極為重視。解決配電變壓器問題，是正常用電和安全用電的必要保證，也是完成考核任務和減少經濟損失、降低經營成本的迫切要求。

3.2可行性

(1) 計算可行。根據歷年統計數據，結合2009年在被雷擊的21臺次10 kV配電變壓器中變壓器絕緣擊穿有17臺，占81%，若解決這個問題的90%，就可以減少15.3臺次/年，完成活動目標值T=21-15.3=5.7臺次/年<6臺次/年。目標有一定難度，具有挑戰性，相信通過小組成員的共同努力，一定能解決這個問題。(2) 現實條件。領導重視，加大對電網改造的投入，不斷提高供電可靠性，同時加大了考核力度，注入了完成目標的動力。(3) 技術水平。專題小組有豐富的配網運行管理經驗，有攻堅克難的勇氣，有較高的技術及管理水平，有較強的團隊精神。

4變壓器絕緣擊穿原因分析

(1) 避雷器交接試驗不及時，現場及檢查記錄：1) 長山供電所因避雷器損壞導致雷擊一次，占雷擊總數4.76%，占比不大；2) 避雷器每年試驗一次，且都有試驗記錄。所以非主因素。(2) 人員維護不到位，現場調查：長山是偏遠山區，缺員較多，工作量大，但員工積極性高，對變壓器的維護在時間上有時推遲，但不是主要因素。(3) 安裝地勢不合適，現場察看及檢測：2009年長山供電所配變因安裝地勢不合適導致雷擊一次，占雷擊總數4.76%，但非主要因素。(4) 接地電阻過大，現場檢測：1) 因接地電阻過大而被擊壞的有3次，其中一次為接地引下線銹蝕、接觸不良，散流能力不足導致；兩次為地網銹蝕，散流能力不足導致。2) 根據規程要求：100 kVA以上變壓器的接地電阻應不大于4 Ω，100 kVA以下變壓器的接地電阻應不大于10 Ω；避雷器的接地電阻不宜大于10 Ω。長山供電所165臺配變中只有3臺圩鎮配變容量大于100 kVA，專題小組用了15天的時間，在長山供電所的配合下完成了全部配變接地電阻的測量，結果顯示，不是主因素。(5) 高、低壓地網共用，現場勘察、分析：與高、低壓地網共用因素有關而遭雷擊的次數為17臺次/年，占雷擊總數76.2%，雷擊率為9.7%，占比大。現有接地保護為OP方式(高、低壓地網共用)，如圖1所示。高、低壓地網共用會產生以下問題：1) 正、逆變過電壓：雷電波經過接地網入侵低壓繞組，通過耦合在高壓繞組上產生200～350 kV的過電壓，而高壓避雷器不能保護位于它前面的繞組，從而造成高壓繞組損壞。2) 沖擊電阻過大：由接地體侵入低壓繞組的雷電壓波頭時間一般小于1 μs，產生的沖擊電阻過大。3) 避雷器與配電變壓器的伏秒特性不同步：由于沖擊電阻的作用，加在低壓繞組的沖擊電壓波陡度非常大、幅值較高，導致兩者無法很好配合。4) 避雷器不易動作：雷電波是由接地體經零線反向入侵至低壓線路，加在避雷器上的電壓是由避雷器與低壓線路波阻抗分壓獲得，因此不易動作。

圖1　OP方式

5對策實施

采用NP保護方式，使高、低壓接地網分開，加裝阻雷器是消除雷電波產生正、逆變過電壓現象的一項重要且有效的措施，據此我們制定了長山供電所配變地網改造方案，繪出了高、低壓地網改造接線圖(圖2) 及施工圖。

圖2　高、低壓地網改造接線圖(NP方式)

6選材及施工

(1) 改造高壓側接地網，加裝低壓側接地網。1) 首先檢測原接地網電阻是否滿足要求，若不滿足則更換；增加低壓接地網。2) 探測原接地網布置，找出電場衰減最快的位置，確定地網的走向，利用土壤對雷電波進行衰減。3) 選用14 m2圓鋼做接地體，L50×5×2 500角鋼作為地樁敷設安裝。(2) 在低壓側接地網加裝阻雷器，阻礙高壓側雷電流侵入低壓繞組。1) 低壓側阻雷器的選定：通過可靠性及經濟性等對比分析論證，zlq-3型阻雷器較適宜，我們決定選用該型號阻雷器。2) 安裝阻雷器：按施工圖進行安裝。(3) 效果檢查。引入NP保護方式后，有效減小了配變雷擊損壞率，減少了用戶停電時間，提高了供電可靠率，降低了經營成本。專題小組對同年5～10月份長山供電所的變壓器臺區設施受破壞情況進行了統計，具體情況如表2所示。

表2　活動后配變雷擊明細

7效益分析

(1) 減少經濟損失：活動前，共有21臺次配電變壓器被雷擊，經濟損失達37.8萬元；活動后，由于高、低壓側地網分離，只有5臺次，共損失9萬元，減少經濟損失28.8萬元。(2) 減少供電電能損失：活動前，變壓器雷擊燒毀停止供電；活動后，以每個變壓器平均50 kVA，24 h修復，電費均價0.7元計，功率因數為0.85，則可多增加電費收入50×0.85×24×(21-5)×0.7=11 424元≈1.1萬元。專題活動當年減少經濟損失值=28.8+1.1=29.9萬元。(3) 社會效益：1) 減少了配電變壓器的雷擊損壞率，提高了配網運行的穩定性，提升了供電可靠率，提高了客戶滿意度，贏得客戶廣泛好評。2) 體現本局“主動承擔社會責任、全力做好電力供應”的南網人精神，樹立了廉江供電局的良好社會形象。

8結語

通過這次專題活動，在小組全體成員的集體努力下，我們成功解決了10 kV配電變壓器遭雷擊次數多的問題。同時，小組成員的質量意識、實踐知識、個人能力等方面得到了顯著提高。

[參考文獻]

[1]萬幸倍，奚積培.10 kV配電變壓器防雷保護[J].高電壓技術，1984(4)：55-58.

[2]關俊峰.新會區10 kV配電線路防雷研究[D].廣州：華南理工大學，2012.

[3]張國慧.10 kV配網線路防雷技術措施探討[J].機電信息，2011(33)：144-145，149.